國內(nèi)污水處理廠污水處理平均能耗為0.2927(kW?h)/m3，1.59(kW?h)/kg(以COD計)，1.99(kW?h)/kg耗氧污染物，與發(fā)達國家相比，仍然要高出20%~40%的費用，能耗矛盾突出。國內(nèi)對于污水處理廠節(jié)能的關(guān)注，多在工藝參數(shù)控制方面，通過優(yōu)化工藝控制，或者采用新工藝，實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。但一方面，工藝控制或新技術(shù)需要成熟期，且技術(shù)要求較高，一時間難以快速推廣，另一方面，已有污水處理廠體量大，各水廠面臨具體情況復(fù)雜，難以找到標準工藝或方法實現(xiàn)節(jié)能。各污水處理廠均含有大量的機電設(shè)備，同時這些設(shè)備也是能耗的主要來源，且決定了污水處理廠能否安全穩(wěn)定運行。通過提高污水處理廠管理水平，尤其是設(shè)備的管理水平，延長設(shè)備的壽命及穩(wěn)定性，提高能源利用率，是解決我國污水處理廠能耗普遍偏高的良方，也保障了污水處理廠運行的穩(wěn)定性與安全性，同時降低維護費用。本文以JL污水處理廠設(shè)備管理優(yōu)化過程為例，提出并實施污水處理廠設(shè)備維護管理的優(yōu)化措施與執(zhí)行體系，實現(xiàn)污水處理廠節(jié)能降耗及強化運行可靠性。

　　一、項目背景

　　1.1 工藝簡介

　　目前JL公司共有5套污水處理裝置，其中4套工業(yè)污水處理裝置分別位于A車間、B車間、C車間和D車間，1套生活污水處理裝置，位于E車間，2套污水回用裝置，分別位于A車間和B車間。

　　A車間主要接收生產(chǎn)產(chǎn)生的工業(yè)廢水，設(shè)計處理能力1000m3/h，來水經(jīng)過隔油池、中和池和均質(zhì)池后，由提升泵輸送至C車間進行二級生化處理。B車間污水處理的運行工藝主要單元有隔油池、兩級浮選一體化設(shè)備、MBBR池、鼓風曝氣池。C車間污水處理采用Orbal氧化溝工藝，主要處理化工廢水及A車間均質(zhì)池和調(diào)節(jié)池的出水和部分河道取水，設(shè)計處理能力2500m3/h。D車間處理含有大量Br-工業(yè)廢水，設(shè)計處理量為13.5m3/h，通過預(yù)處理、萃取、反萃取等工藝，從廢水中回收95%以上的Br-，處理后含溴廢水經(jīng)過B車間水處理裝置處理后達標排放。E車間水凈化車間主要處理E車間小區(qū)的生活污水，采用Orbal氧化溝工藝，設(shè)計處理能力為250m3/h，實際處理量約為125m3/h，二沉池出水達標排放。

　　A車間的回用水裝置其設(shè)計處理能力為1500m3/h，采用超濾和反滲透串聯(lián)組合工藝，原水經(jīng)處理后達到準一級除鹽的標準，產(chǎn)品水作為高壓鍋爐補給水，B車間的回用水裝置是利用B車間的二沉池出水，采用污水深度處理工藝，設(shè)計進水量為500m3/h，設(shè)計產(chǎn)水量為450m3/h，產(chǎn)水水質(zhì)達到國家再生水水質(zhì)標準，產(chǎn)品水回用。

　　1.2 設(shè)備現(xiàn)狀

　　污水處理廠全部設(shè)備704臺，在線儀器71臺，設(shè)備在用498臺。主要設(shè)備可分為泵、鼓風機、曝氣機、攪拌機、脫水機、儀表、閥門等幾大類，數(shù)量最多的設(shè)備類是污水泵，共356臺，占總裝機功率的58.54%。表1列出了單機功率>100kW的設(shè)備。

　　水廠年檢修費用在700萬元左右，其中備件費約265萬元，占固定資產(chǎn)原值的7%，全年設(shè)備和儀表完好率分別在97.34%，96.55%，整個設(shè)備運行及維保情況較好，但仍有待進一步優(yōu)化。

　　1.3 存在問題

　　(1)設(shè)備管理理念較為老化，缺乏有計劃的預(yù)防性維護保養(yǎng)，污水處理廠設(shè)備維修仍執(zhí)行以大修、中修、小修的維修模式，維護保養(yǎng)僅局限于定期潤滑和基本養(yǎng)護，同時缺乏以全生命周期成本思維考慮維修，難以實現(xiàn)整體的優(yōu)化。

　　(2)設(shè)備管理指標方面，以往僅僅關(guān)注設(shè)備完好率、故障率等指標，關(guān)注維修費用，缺乏對設(shè)備科學(xué)分級，缺乏對各級設(shè)備管理方式及指標的量化。

　　(3)執(zhí)行管控方面，對于設(shè)備文檔管理是分裂的，即設(shè)備前期采購由固定資產(chǎn)管理部門記錄，維修由維護部管理記錄，檢修由運保中心管理記錄，造成了維修人員不了解設(shè)備運行的實際情況，只能針對工單提出的要求進行維修，可能造成少修、過修、頻繁維修等情況，同時，管控與檢查體系沒有匹配，對于維修效果無法進一步跟蹤與反饋。

　　(4)設(shè)備檢修技術(shù)方面，仍依賴于人的經(jīng)驗和觀察，如看、聽、感覺、聞，缺乏定量型指標，也缺乏規(guī)律的統(tǒng)計與分析，導(dǎo)致預(yù)防性維護缺乏數(shù)據(jù)支持，難以全面開展。

　　二、JL污水處理廠維護管理優(yōu)化方案設(shè)計

　　充分吸取LCC，TPM中的先進思想及國內(nèi)外設(shè)備管理先進經(jīng)驗，以設(shè)備運行可靠性及設(shè)備維護經(jīng)濟性為追求目標，在現(xiàn)有資源下，實施有計劃的預(yù)防性維護保養(yǎng)，實現(xiàn)設(shè)備管理優(yōu)化。

　　2.1 設(shè)備維修管理流程優(yōu)化

　　檢維修工作標準化的核心措施，包括建立作業(yè)指導(dǎo)書、檢修報告等，全力做好預(yù)防性維護，不斷調(diào)整維護周期，實現(xiàn)跨部門、跨專業(yè)合作，如圖1所示。

　　優(yōu)化的流程，主要包括：①建立作業(yè)指導(dǎo)書，將設(shè)備檢維修的每一步驟及具體做法進行詳細描述，實現(xiàn)標準化作業(yè)流程，②檢修記錄：與作業(yè)指導(dǎo)書對應(yīng)，按作業(yè)指導(dǎo)書要求，將檢修的過程通過拍照、視頻等方式進行痕跡化記錄，以方便后期查找問題，③檢修報告：根據(jù)檢修工單提出的檢修要求，說明問題及檢修效果，④工作進度表：提報相關(guān)工作進度，方便下一步工作，并同時制定預(yù)防性維護計劃，⑤驗收報告：檢修完成后，進行安裝并調(diào)試，明確設(shè)備運行情況，交付使用。

　　同時，檢修流程及對應(yīng)內(nèi)容并非固定及一成不變的，每次檢修結(jié)束并不是終點，應(yīng)按照PDCA循環(huán)的原理進行優(yōu)化[10]。Plan，計劃，即作業(yè)指導(dǎo)書的建立，Do，執(zhí)行，即檢維修過程，Check，檢查，即安裝調(diào)試，在安裝調(diào)試中，發(fā)現(xiàn)檢維修過程中的問題，分析問題的偶然性與必然性，提出規(guī)避方法，Act，行動，實質(zhì)是復(fù)盤總結(jié)，將檢查的結(jié)果進行識別，將成功的經(jīng)驗固化進流程和指南，對失敗的教訓(xùn)提出規(guī)避措施，防止其重現(xiàn)。設(shè)備檢維修的作業(yè)指導(dǎo)書，需要在執(zhí)行過程中，不斷采用PDCA循環(huán)，逐步完善。

　　2.2 設(shè)備管理分級指標設(shè)計

　　設(shè)備管理關(guān)注了設(shè)備的兩個方面，一方面表征設(shè)備重要性、一方面表征設(shè)備狀況，將評價指標分為設(shè)備關(guān)鍵性指標與狀況型指標，提出了風險指數(shù)，即風險指數(shù)=狀況×關(guān)鍵性，如表2所示。1~4為C類設(shè)備，5~9為B類設(shè)備，10~15為A類設(shè)備。風險指數(shù)一方面結(jié)合了A，B，C分類的思想，一方面可結(jié)合經(jīng)驗判定，適用于管理優(yōu)化初期。根據(jù)設(shè)備的分級，進一步明確各設(shè)備的管理與維修方法，做到資源的最優(yōu)化配置，實現(xiàn)綜合效益的提高，如表3所示。

　　2.3 設(shè)備維護費用指標與維修方案設(shè)計

　　設(shè)備維護方案設(shè)計與維護費用直接相關(guān)，不同的維修原則及費用統(tǒng)計方式會導(dǎo)致不同的維護方案選擇，應(yīng)對維修方案進行SWOT分析，分析優(yōu)勢、劣勢、機會與威脅，以水泵維修為例，如去年已進行小修，目前運行良好，據(jù)此安排今年維修計劃，制定維修方案如表4所示。

　　通過SWOT分析后，應(yīng)以LCC角度，進行定量，如表5所示。

　　(1)若僅考慮維修費用，則應(yīng)選擇方案I，無費修費用，但運行可靠性遭受威脅;

　　(2)考慮運行可靠性，則應(yīng)選擇方案II，停機及維護成本為2.25萬元;

　　(3)考慮運行狀態(tài)性能，即水泵運行效率及年度電費，則應(yīng)選擇方案IV，其運行能耗的節(jié)約足以抵償維修更換部件的費用，實現(xiàn)綜合費用最低，且可強化運行可靠性，實現(xiàn)經(jīng)濟與效益的雙贏。

　　需對各設(shè)備獨立進行能耗及效率監(jiān)測，為維修方案制定提供依據(jù)，實現(xiàn)綜合費用節(jié)約。

　　三、應(yīng)用實例

　　3.1 紫外燈檢修

　　紫外線裝置自投運以來運行穩(wěn)定性低，特別是水下燈具部分，經(jīng)常出現(xiàn)的問題是水下燈管套管密封不嚴，套管內(nèi)進入的水蒸氣及水導(dǎo)致了燈管的損壞。

　　經(jīng)過多次調(diào)查研究，確認了紫外線水下部分燈具運行故障率高主要是燈角端密封存在問題。針對存在的問題，制定了《紫外線裝置密封維護作業(yè)指導(dǎo)書》，并嚴格按照指導(dǎo)書中的步驟和時間進行操作，每天檢查，每周清理紫外線小格柵，每月檢查時將燈管內(nèi)的潮氣進行烘干處理，從防護上的改進，提高機柜防護防止蚊蟲進入機柜，對線路進出口防護升級對電纜進出端口封堵，對接口密封進行檢查更換定期更換密封圈。每次的維護過程和采取的措施均做成完整的檢修報告存檔。

　　檢修工藝化的各項維護措施取得了明顯效果，大大提升了紫外線裝置運行的穩(wěn)定性，目前已經(jīng)連續(xù)穩(wěn)定運行6個月，維護工作實現(xiàn)了程序化、標準化，提高了預(yù)防性工作的效果，降低了備件的消耗，節(jié)省維保費用。表6對比了上一年度與本年度紫外裝置采用檢修工藝化維護措施前后的數(shù)據(jù)。本年度紫外線裝置可連續(xù)平穩(wěn)運行6個月，超過前兩年累計運行時間。通過預(yù)防性維修，年度費用僅為3260元，較之前節(jié)約了88.33%，有效增加了運行可靠性，減低了維修費用。

　　3.2 水泵檢修

　　泵軸對中，對于水泵運行穩(wěn)定性、主要結(jié)構(gòu)壽命、運行能耗均有較大影響，平行不對中達到0.25，0.50，0.75，1.00，1.30mm，對應(yīng)能耗分別會增加0.4%，0.75%，1.3%，3%，8.4%。一般要求，對于轉(zhuǎn)數(shù)3000r/min的設(shè)備，對中數(shù)據(jù)在0.03mm以內(nèi)的為良好，0.06mm以內(nèi)的為達標。在對場內(nèi)46臺設(shè)備中，平均對中合格率只占到2%，實際情況比預(yù)計嚴峻。水泵的運行、檢查及維護方式等，均可能對泵軸對中產(chǎn)生影響。

　　通過對P119A/B兩臺泵找正兩個月后的用電情況與前兩年同期相近外送量的數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)，在兩臺泵的對中容差量不大的情況下(最大0.1mm)，見表7，經(jīng)過找正后可每年節(jié)約電費7892元。P119C/D兩臺泵雖然有一塊電表計量，但是由于C泵的水平螺栓過小無法將水平方向數(shù)值調(diào)整到位，所以需將C泵基礎(chǔ)臺板螺栓孔重新擴孔后找正處理。

　　實施后，在120d后追蹤了找正情況變化，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)較大變化，根據(jù)此情況，初步確定找正周期為3個月，需根據(jù)設(shè)備狀況進行調(diào)整，同時要認識到，設(shè)備找正工作不是一項一勞永逸的工作，不是一次性的任務(wù)，而是一項日常的預(yù)防性維護工作。設(shè)備維護工作很多都是預(yù)防性維護工作，需要日常化、規(guī)范化，并不斷地摸索規(guī)律，如表8所示，根據(jù)各設(shè)備特性和實際工作狀態(tài)，確定對中檢測周期，實現(xiàn)最優(yōu)化。

　　設(shè)備對中更準確的好處，包括：節(jié)能(0.25→0.05，節(jié)能0.7%)，減少軸承、密封的損壞，延長檢修周期，節(jié)省備件費，減少人工，節(jié)約潛在的因設(shè)備損壞、維修所引起停產(chǎn)帶來的損失。

　　3.3 設(shè)備管理優(yōu)化實施效果

　　通過不斷推進設(shè)備預(yù)防性維護工作，設(shè)備完好率不斷提升，設(shè)備、儀表完好率從2016年的97.34%，96.55%水平，分別提升至99.08%，98.72%，維護費用也保持在較低水平，檢修費與資產(chǎn)比例在實施的前兩年分別降至1.49%，0.85%。

　　四、結(jié)論

　　(1)檢修工藝化，建立作業(yè)指導(dǎo)文件，建立標準化維修程序，對于操作過程及時進行記錄，建立可視化、可追溯的管理方法提高設(shè)備維修水平，

　　(2)設(shè)備管理分級化，根據(jù)設(shè)備重要性及運行狀況，確定設(shè)備風險指數(shù)，采用不同維修、備件方案，分級管理，

　　(3)設(shè)備運行監(jiān)測指標化，建立控制指標，通過數(shù)據(jù)指標變化指示設(shè)備情況并動態(tài)調(diào)整，通過設(shè)備監(jiān)測儀器的使用，對設(shè)備運行狀況定量化，為預(yù)防性維護提供數(shù)據(jù)支持，使得基于時間的維護、狀態(tài)的維護、糾正性維護與性能的維護相結(jié)合，

　　(4)設(shè)備、儀表完好率從優(yōu)化前的97.34%、96.55%水平，分別提升至優(yōu)化后的99.08%、98.72%，維護費用也保持在較低水平，檢修費與資產(chǎn)比例在實施后的前兩年分別降至1.49%、0.85%。(來源：青島錦龍弘業(yè)環(huán)保有限公司)